年产2万吨醋酸工艺设计

1、年产2万吨醋酸工艺设计一 综述醋酸是一种有机化合物，又叫乙酸（ethanoic acid）别名：醋酸(acetic acid)、冰醋酸(glacial acetic acid)。分子式：C2H4O2（常简写为HAc）或CH3COOH。是典型的脂肪酸。被公认为食醋内酸味及刺激性气味的来源。纯的无水乙酸（冰醋酸）是无色的吸湿性液体，凝固点为16.7 °C (62 °F) ，凝固后为无色晶体。尽管根据乙酸在水溶液中的离解能力它是一个弱酸，但是乙酸是具有腐蚀性的，其蒸汽对眼和鼻有刺激性作用。乙酸是一种简单的羧酸，是一个重要的化学试剂。乙酸也被用来制造电影胶片所需要的醋酸纤维素和木材

2、用胶粘剂中的聚乙酸乙烯酯，以及很多合成纤维和织物。在家庭中，乙酸稀溶液常被用作除垢剂。食品工业方面，在食品添加剂列表E260中，乙酸是规定的一种酸度调节剂. 醋酸是一种用途广泛的基本有机产品, 也是化工、医药、纺织、轻工、食品等行业不可缺少的重要原料。随着醋酸衍生产品的不断发展, 以醋酸为基础的工业不仅直接关系到化学工业的发展, 而且与国民经济的各个行业息息相关, 醋酸生产与消费正引起世界各国的普遍重视, 醋酸生产工艺及相关问题的研究开发正在日益加深和发展。从最初的粮食发酵, 木材干馏生产醋酸开始, 合成醋酸的工艺路线主要有乙醛氧化法、乙炔电石法、乙醇氧化法、乙烯氧化法、丁烷氧化法和羰基合成法

3、等。这些方法都各有它的优点和缺点，在选择合成醋酸的路线时，应与当地的原料资源情况密切联系起来，因地制宜，按醋酸用量的大小，工业技术条件等作综合的平衡. 本设计采用成熟的乙醛氧化法合成醋酸. 首先确定乙醛氧化法生产醋酸工艺流程，其次对整个工艺过程进行初步的物料和能量衡算，然后对其中的单元设备精馏塔进行设备设计，最后对此进行经济效益分析. 1.1醋酸的物理性质 醋酸的主要物性数据列于表1-1表1-1 纯醋酸的物理性质3名 称数 值熔点，沸点，比热容CP，J/(gk)蒸汽液体溶解热，J/g汽化热，J/g黏度，mPa. s202540介电常数液体固体折射率nD20生成热Ho，kJ/mol液体（25）气

4、体（25）燃烧热Hc，kJ/mol液体标准熵So，J/(mol. k)液体（25）气体（25）闪点(闭杯)离解常数02550临界压力Pc，Mpa16.66118. 0（101. 3kp）1.110(25)2.043(19. 4)19.5394.5（沸点时）11.8310.978.186.170（20）2.665（-10）1.3719-484.50-432.25-874.8159.8282.5434.784.754.795.7861.2 醋酸的化学性质1.2.1 酸性 乙酸的酸性促使它还可以与碳酸钠、氢氧化铜、苯酚钠等物质反应。 羧酸中，例如乙酸，的羧基氢原子能够部分电离变为氢离子（质子）而释放

5、出来，导致羧酸的酸性。乙酸在水溶液中是一元弱酸，酸度系数为4.8，pKa=4.75（25），浓度为1mol/L的醋酸溶液（类似于家用醋的浓度）的pH为2.4，也就是说仅有0.4%的醋酸分子是解离的。Na 2CH3COOH + Na2CO32CH3COONa + CO2 + H2O 2CH3COOH + Cu(OH)2 (CH3COO)2Cu + 2H2O CH3COOH + C6H5ONa C6H5OH (苯酚）+ CH3COO1.2.2 乙酸的二聚体 乙酸的晶体结构显示，分子间通过氢键结合为二聚体（亦称二缔结物），二聚体也存在于120的蒸汽状态。二聚体有较高的稳定性，现在已经通过冰点降低测定

6、分子量法以及X光衍射证明了分子量较小的羧酸如甲酸、乙酸在固态及液态，甚至气态以。其它的羧酸也有类似的二聚现象。二聚体形式存在。当乙酸与水溶和的时候，二聚体间的氢键会很快的断裂 1.2.3 溶剂 液态乙酸是一个亲水（极性）质子化溶剂，与乙醇和水类似。因为介电常数为6.2，它不仅能溶解极性化合物，比如无机盐和糖，也能够溶解非极性化合物，比如油类或一些元素的分子，比如硫和碘。它也能与许多极性或非极性溶剂混合，比如水，氯仿，己烷。乙酸的溶解性和可混合性使其成为了化工中广泛运用的化学品。 1.2.4 化学反应 对于许多金属，乙酸是有腐蚀性的，例如铁、镁和锌，反应生成氢气和金属乙酸盐。因为铝在空气中表明会

7、形成氧化铝保护层，所以铝制容器能用来运输乙酸。金属的乙酸盐也可以用乙酸和相应的碱性物质反应,比如最著名的例子：小苏打与醋的反应。除了醋酸铬（II），几乎所有的醋酸盐能溶于水。 Mg(s) + 2 CH3COOH(aq) (CH3COO)2Mg(aq) + H2(g) NaHCO3(s) + CH3COOH(aq) CH3COONa(aq) + CO2(g) + H2O(l) 乙酸能发生普通羧酸的典型化学反应，特别注意的是，可以还原生成乙醇，通过亲核取代机理生成乙酰氯，也可以双分子脱水生成酸酐。同样，乙酸也可以成酯或氨基化合物。440的高温下，乙酸分解生成甲烷和二氧化碳或乙烯酮和水。 1.2.5

8、 鉴别 乙酸可以通过其气味进行鉴别。若加入氯化铁（III），生成产物为深红色并且会在酸化后消失，通过此颜色反应也能鉴别乙酸。乙酸与三氧化砷反应生成氧化二甲砷，通过产物的恶臭可以鉴别乙酸。1.3醋酸在国内外的生产量用AO-Plus工艺改造后能力为100万t/a，是世界上最大的醋酸装置。BP-Amoco是西欧最大的生产商，其在英国Hull地区的生产装置采用Cativa工艺改造后，生产能力达到74.5万t/a。亚洲已成为世界最大的醋酸生产地，是近几年新建醋酸装置最多的地区，日本目前醋酸生产能力为110.6万t/a；此外，美国Celanese公司在新加坡建设了50万t/a醋酸装置，BP在马来西亚也建了

9、1套40万t/a醋酸装置，韩国三星/BP的醋酸装置能力为35万t/a，中国也已有4套羰基合成醋酸装置。 2005年全球醋酸的消费量约787.4万t。醋酸乙烯为第一大用户，占全球醋酸总消费量的42.4%。对苯二甲酸、醋酸酯、醋酐分别占醋酸总消费量的17.9%、16.5%、12.9%。预计今后5年醋酸乙烯的生产将以年均3%的速度增长；由于聚酯需求的快速增长，预计今后5年对苯二甲酸产量将年均增长8%；醋酸酯类的需求增长主要是醋酸乙酯和醋酸丁酯的发展所带动的。作为溶剂，醋酸乙酯和醋酸丁酯替代有毒性的甲乙酮和甲苯(尤其是在发达国家)，使两者需求量有一定的增长。由于水溶性和粉末涂料的发展，具有挥发性的涂料

10、生产萎缩，对醋酸酯类的需求有所下降。因此，总的来看，醋酸酯类对醋酸的需求增长率仍保持目前年均5%的水平;醋酐主要用于生产醋酸纤维素以制造香烟过滤嘴，由于今后香烟的需求增长不会很快，因而醋酐的需求增长将维持年均2%的水平。预计到2010年全球醋酸的需求量将达到947.7万t。 我国的醋酸产量从1990年的35.95万t，到1995年增至42.5万t，2005年增长至137万t，年均增10.62%然国内醋酸生产能力不断提高，产量不断上升，但尚不能满足国内需求，进口量呈逐年上升趋势，由2000 10.36万t增至2005年的25万t。2006年16月我国累计进口醋酸29.4万t。我国进口的醋酸主要来

11、自Celanese和BP两大公司，合计占我国总进口量的70%以上。Celanese向我国出口的醋酸主要来自新加坡和美国工厂，BP向我国出口的醋酸主要来自马来西亚、韩国和英国工厂。预计今后几年我国仍将会进口醋酸及其下游产品。 2005年中国低压甲醇法产能和产量均占醋酸总产能和总产量的60%以上。酒精法是国内最早采用的醋酸生产工艺，目前国内几乎所有小型装置都采用此法。该法经过国内企业几十年的生产实践和技术改造，在节能降耗、三废治理等方面均有较大的改进，但乙醇消耗量达900kg/t醋酸。由于粮食发酵生产的乙醇市场售价达5000元/t，因此用乙醇来生产醋酸的利润空间较小。乙烯法工艺的乙烯消量为500k

12、g/t醋酸，较高的乙烯价格（9000多元/吨）也使得该法生产的醋酸成本在5000元/吨左右价格上徘徊。 1.4 醋酸的生产方法评述1.4.1 甲醇羰基化 大部分乙酸是通过甲基羰基化合成的。此反应中，甲醇和一氧化碳反应生成乙酸，方程式如下 CH3OH + CO CH3COOH 这个过程是以碘代甲烷为中间体，分三个步骤完成，并且需要一个一般由多种金属构成的催化剂（第二部中） (1) CH3OH + HI CH3I + H2O (2) CH3I + CO CH3COI (3) CH3COI + H2O CH3COOH + HI 通过控制反应条件，也可以通过同样的反应生成乙酸酐。因为一氧化碳和甲醇均是

13、常用的化工原料，所以甲基羰基化一直以来备受青睐。4早在1925年，英国塞拉尼斯公司的Henry Drefyus已经开发出第一个甲基羰基化制乙酸的试点装置。然而，由于缺少能耐高压（200atm或更高）和耐腐蚀的容器，此法一度受到抑制。直到1963年，德国巴斯夫化学公司用钴作催化剂，开发出第一个适合工业生产的办法。到了1968年，以铑为基础的催化剂的(cisRh(CO)2I2)被发现，使得反映所需压力减到一个较低的水平并且几乎没有副产物。1970年，美国孟山都公司建造了首个使用此催化剂的设备，此后，铑催化甲基羰基化制乙酸逐渐成为支配性的方法（孟山都法）。590年代后期，BP化学成功的将Cativa

14、催化法商业化，此法是基于钌，使用(Ir(CO)2I2)它比孟山都法更加绿色也有更高的效率，很大程度上排挤了孟山都法。1.4.2 乙醇氧化法 由乙醇在有催化剂的条件下和氧气发生氧化反应制得。工艺陈旧,生产规模小,原料和动力消耗高,应严格控制,杜绝新建小规模生产装置。1.4.3 乙烯氧化法 由乙烯在催化剂(所用催化剂为氯化钯:PdCl2、氯化铜：CuCl2和乙酸锰：(CH3COO)2Mn）存在的条件下,与氧气发生反应生成.此反应可以看作先将乙烯氧化成乙醛，再通过乙醛氧化法制得。乙烯法醋酸虽然比乙炔法和酒精法先进,但与低压甲醇羰基合成法相比,原料和动力消耗高,技术经济上缺乏竞争性,不宜再用该技术新建

15、装置。原有装置可借鉴乙烯直接氧化法进行改造。 1.4.4 丁烷氧化法 丁烷氧化法又称为直接氧化法，这是用丁烷为主要原料，通过空气氧化而制得乙酸的一种方法，也是主要的乙酸合成方法。1.4.5 巴斯夫高压法 巴斯夫高压法尽管已工业化多年,与其它原料路线相比,具有一定的竞争性;但与低压法相比,相应压力高,原料消耗定额高,副反应多,工艺复杂。6因此,不提倡发展高压法。1.4.6 UOP/ 千代田工艺 UOP/ 千代田工艺技术先进,在某些方面比BP技术更有吸引力,但还没有工业化生产装置,引进的风险大。7周修和.国外合成醋酸概括J.石油化工，1993，2(3):251263.如果在对其风险性进行充分论证的

16、情况下,可积极引进。1.4.7 乙醛氧化法乙醛氧化法在孟山都法商业生产之前，大部分的乙酸是由乙醛氧化制得。8尽管不能与甲基羰基化相比，此法仍然是第二种工业制乙酸的方法。乙醛可以通过氧化丁烷或轻石脑油制得，也可以通过乙烯水合后生成。当丁烷或轻石脑油在空气中加热，并有多种金属离子包括镁，钴，铬以及过氧根离子催化，会分解出乙酸。化学方程式如下： 2 C4H10 + 5 O2 4 CH3COOH + 2 H2O 此反应可以在能使丁烷保持液态的最高温度和压力下进行，一般的反应条件是150和55 atm。副产物包括丁酮，乙酸乙酯，甲酸和丙酸。因为部分副产物也有经济价值，所以可以调整反应条件使得副

17、产物更多的生成，不过分离乙酸和副产物使得反应的成本增加。 在类似条件下，使用上述催化剂，乙醛能被空气中的氧气氧化生成乙酸 2 CH3CHO + O2 2 CH3COOH 使用新式催化剂，此反应能获得95%以上的乙酸产率。主要的副产物为乙酸乙酯，甲酸和甲醛。因为副产物的沸点都比乙酸低，所以很容易通过蒸馏除去。 1.4合成路线本次采用的是乙醛氧化法，合成路线图1-1：1.4 设备仪器1.6 设备仪器图1-1 乙醛氧化法合成路线二 物料衡算和能量衡算2.1 设计依据 醋酸生产消耗定额见表2-1表2-1消耗定额10名称单耗（每吨醋酸）乙醛氧气冷却水醋酸锰770kg260m3250m32kg 醋酸年产量

18、：2万吨 选择年开工时间：8000小时 则 每小时生产醋酸 根据消耗定额得每小时乙醛进料量为： 所以，选择每小时乙醛进料量为2000kg2.2 氧化塔物料衡算 （1）氧化塔物料衡算中的已知数据 每小时通入氧化塔的乙醛量为2000kg/h 氧化过程中乙醛总转化率为99. 3% 氧化过程中氧的利用率为98. 4% 氧化塔塔顶补充的工业氮使其浓度达到45% 未转化的乙醛在气液相中的分配率（体积%） 气相：34% 液相：66% 原料组成见表2-2表2-2 原料组成11原料乙醛%（质量）工业氧%（质量）工业氮%（质量）催化剂溶液%（质量）乙醛 99. 5醋酸 0. 1水 0. 3三聚乙醛0. 1氧气 9

19、8氮气 2氮气 97氧气 3醋酸 60醋酸锰 10水 30 催化剂中醋酸锰用量为氧化塔进料乙醛重量的0. 08% 氧化过程中乙醛的分配率12 主反应 96% 副反应 1. 4% 0.25% 0.95% 4% （2）氧化塔物料衡算图见图3-1图3-1 氧化塔物料衡算图（3）反应式衡算 纯乙醛量：2000×99. 5%=1990 主反应 96% a. 乙醛用量：1990×0. 993×0. 96=1897.03kg b. 需用氧量(x) 44:16=1897.03:x x=689.83kg c. 生成醋酸量(y) 44:60=1897.03:y y=2586.86kg

20、副反应 1. 4% a. 乙醛用量：1990×0. 993×0. 014=27.66kg b. 需用氧量(x) 132:96=27.66:x x=20.12kg c. 生成醋酸量(y) 132:120=27.66:y y=25.15kg d. 生成甲酸量(z) 132:46=27.66:z z=9.64kg e. 生成水量(w) 132:18=27.66:w w=3.77kg f. 生成二氧化碳量(v) 132:44=138. 32:v v=46. 11kg 副反应 0. 25% a. 乙醛用量：1990×0. 993×0. 0025=4.94kg b.

21、 需用氧量(x) 132:32=4.94:x x=1.20kg c. 生成亚乙基二醋酸量(y) 132:146=4.94:y y=1.09kg d. 生成水量(z) 132:18=4.94:z z=0.674kg 副反应 0. 95% a.乙醛用量：1990×0. 993×0. 0095=18.772kg b.需用氧量(x) 88:48=18.772:x x=10.24kg c.生成醋酸甲酯量(y) 88:74=18.772:y y=15.786kg d.生成二氧化碳量(z) 88:44=18.772:z z=9.386kg e.生成水量(w) 88:18=18.772:w

22、 w=3.84kg 副反应 1. 4% a.乙醛用量：1990×0. 993×0. 014=27.664kg b.需用氧量(x) 88:160=27.664:x x=50.298kg c.生成水量(y) 88:72=27.664:y y=22.634kg d.生成二氧化碳量(z) 88:176=27.664:z z=55.328kg 根据反应式衡算出来的反应物总耗量及反应生成物总量如下： 反应掉的乙醛总量 2000×0. 995×0. 993=1976.07kg 未转化的乙醛量 2000×0. 995×0. 007=13.93kg （

23、其中液相中乙醛含量13.93×0. 66=9.194 气相中乙醛含量13. 93×0. 34=4.736kg) 反应掉的氧气总量 689.83+20.12+1.20+10.24+50.30=771.68 kg 则所需工业氧气量 其中： 氧气=800.24×0. 98=784.23kg 氮气=800.24×0. 02=16.00kg 所以未反应的氧气=784.23-771.68=12.55 kg 反应生成物重量 醋酸：2586.86+25.15=2612.01kg 二氧化碳：9.2+9.39+55.33=73.936kg 水：3.77+0.67+3.84+

24、22.63=30.92kg 甲酸：9.64kg 亚乙基二醋酸酯：5.464kg 醋酸甲酯：15.786kg（4）催化剂用量 已知催化剂溶液中醋酸锰用量为氧化塔进料乙醛重量的0.08%，催化剂中醋酸锰的含量为10%，设催化剂溶液用量为x 其中： 醋酸锰 16.13×0. 1=1.62kg 水 16.13×0. 3=4.84kg 醋酸 16.13×0. 6=9.678kg（5）保安氮用量 设保安氮为xkg 塔顶干气量计算： 氮气：16.00+0. 97x 氧气 ：12.55+0. 03x 二氧化碳：73.94kg 则 =45% x=57.914kg（其中氮气：57.9

25、1×0. 97=56.18kg 氧气：57.91×0. 03=1.74kg） 塔顶干气量 氮气: 16.00+0. 97x=72.18kg 氧气: 12.550. 03x=14.29kg 二氧化碳: 73.94kg 整理以上数据，列出氧化塔物料平衡结果，见表2-3表2-3氧化塔物料衡算结果进 料出 料含量(%)质量（kg）含量（%）质量（kg）原料乙醛乙醛醋酸水三聚乙醛99. 50. 10. 30. 19950103010氧 化 液醋酸醋酸甲酯水亚乙基二醋酸甲酸乙醛三聚乙醛醋酸锰96. 00. 801. 500. 680. 390. 380. 180. 0713118. 4

26、278. 93208. 8027. 3248. 2045. 9710. 008. 06工业氧氧气氮气9823921.1680. 02工业氮氮气氧气973280. 888. 69催化剂醋酸水醋酸锰60301048. 3924. 208. 06放空废气二氧化碳氮气氧气乙醛369. 68360. 9071. 4323. 68总计14371. 40kg14371. 40kg2.2 蒸发器物料衡算已知数据： （进料中醋酸锰含量） （完成液中醋酸锰含量） 蒸发器进出物料图见图3-2图3-2 蒸发器进出物料图列衡算式： 2.3 精馏塔物料衡算 2.3.1 精馏塔1物料衡算已知数据：（1）进料流量2649.1

27、36kg/h （2）醋酸质量分数0. 968，水的质量分数0. 0154 （3）馏出液中醋酸含量3%，釜液中醋酸的回收率为98% （4）醋酸和水的摩尔质量分别为60kg/kmol和18kg/kmol精馏塔1进出物料图见图3-3图3-3 精馏塔1进出物料图则：进料组成 进料平均摩尔质量进料流量列衡算式： =0. 97 =0. 98得： 即： 2.3.2 精馏塔物料衡算已知数据：（1）进料流量F=2565.184kg/h （2）进料醋酸含量98%，釜残液醋酸含量10%，成品醋酸含量99. 8%精馏塔2进出物料图见图3-4图3-4 精馏塔2进出物料图列衡算式： 得： 2.4 醋酸回收塔物料衡算已知数

28、据：（1）进料流量F=83.952+51.418=135.37kg/h （2）经回收后得到粗醋酸含量65%以上（按65%计算） （3）从精馏塔出来的醋酸含量20%，副产物中含5%的醋酸醋酸回收塔进出物料图见图3-5图3-5 醋酸回收塔进出物料图列衡算式： F=X+Y F×0. 2=0. 05X+0. 65Y得： X=101.528kg/h Y=33.842kg/h整理以上数据，得总物料衡算结果，见表3-4表3-4总物料衡算结果进 料出 料名 称质量（kg）名 称质量（kg）乙 醛乙醛醋酸水三聚乙醛9950103010放空废气二氧化碳氮气氧气乙醛369. 68360. 9071. 43

29、23. 68工业氧气氧气氮气3921. 1680. 02催化剂残液成品醋酸粗醋酸其它副产物量116. 9212568.83169.21690.74工业氮气氮气氧气280. 888. 69催化剂醋酸水醋酸锰48. 3924. 208. 06总 计14371. 40kg14371. 40kg 三 设备的设计3精馏塔设备设计已知数据：（1）由前面物料衡算，得 （2）塔顶温度13：100103 塔底温度：118124（3）常压精馏：P=101. 3kp（4）水和醋酸的安托尼常数见表5-1表5-1 水和醋酸的安托尼常数14常数ABC水醋酸7. 074066. 424521657. 461479. 022

30、27. 02216. 82设备设计过程：3.1 回流比和理论塔板数的计算（1）相对挥发度的计算 假设泡点t=116. 5 对水： 对醋酸： 则 与十分接近，故假设t=116. 5(泡点)正确 则相对挥发度 （2）回流比R的计算 设进料为泡点进料 根据公式18 带入已知数据，得 取 （3）理论塔板数的计算 利用简洁法计算理论塔板数 全回流时理论板层数18 则 由附录一吉利兰图 查得 精馏段理论板层数 横坐标 不变，则纵坐标读数也不变 既 所以加料板为从塔顶往下数第12层3.2 塔的有效高度计算（1）全塔效率 15 其中： 相对挥发度 塔顶与塔底平均温度下的液相粘度 查得： 则 （2）塔的有效高度

31、 其中： 塔内所需理论板层数 塔板间距m (取) 则 取上层塔板与塔顶盖之间的距离为1. 0m，取下层塔板和塔底之间的距离为2. 0m 所以精馏塔总高度为 4.3 塔径的计算（1）气液相密度 液相密度 气相密度（以进料状态计算） 由 （2）气液相流量 气相流量 液相流量 （3）塔径的确定 塔径 u由得到，式中c由计算，其中 由附录二史密斯关联图查得，其横坐标为 取板间距，板上液层高度，则 查图，得 则 所以 取安全系数为0. 65，则空塔气速 所以塔径 按标准塔径圆整后，取 塔截面积 空塔气速 3.4 塔板设计 从塔板的生产能力、板面利用率、结构、造价等方面考虑进行比较后，选择筛板塔. （1）

32、溢流装置计算 根据塔径及液体流量与溢流类型的关系，可选用单溢流弓形降液管，采用凹型受 液盘，各项计算如下 堰长 取 溢流堰高度 由 选用平直堰，堰上液层高度由计算，其中E由附录三液流收缩系数图可查，其横坐标为 查得 E=1. 00，则 故 其符合范围 弓形降液管宽度和截面积 由，查附录四弓形降液管参数图，得 故 检验液体在降液管中停留时间即5s 故降液管设计合理 降液管底隙高度 取液体通过底隙时的流速 故降液管底隙高度设计合理，选用凹型受液盘，深度（2）塔板布置 因D1. 5m，取（3）筛孔计算及其排列 本设计中所处理的物系有腐蚀性，可选用的不锈钢塔板，筛孔直径 筛孔按正三角形排列，取孔中心距

33、 筛孔数目 其中 则 所以 开孔率 3.5 流体力学验算（1）塔板压降 气体通过一层塔板的压降为 干板压降 其中为气体通过筛孔的速度 由 故 气体通过充气液层的压降 则气相动能因子 查附录六充气系数关联图，得 故 液体表面张力所产生的压降 计算表明，液体表面张力所产生的压降很小，可忽略不计 所以，塔板压降 每层塔板的压降 （2）液泛 为防止塔内发生液泛，降液管内液层高应服从 醋酸水属一般体系，取安全系数 则 而 其中， 由于板上不设进口堰，则 所以 符合 故不会发生液泛现象（3）漏液 对筛板塔，取漏液量10%时的气相动能因子为 则 实际孔速 稳定系数 符合 ，故不发生漏液现象（4）液沫夹带 其

34、中 则 故液沫夹带量在允许范围内4.6 塔板负荷性能图（1）漏液线 前已求得 故 据此可作出与液体流量无关的水平漏液线1（2）液沫夹带线 以为限，求关系如下: 故 所以 整理，得 列表计算如下：LS/(m3/s)0. 0050. 0100. 0200. 030VS/(m3/s)4. 9984. 9804. 8504. 790 由上表数据即可作出液沫夹带线2（3）液相负荷下限线对于平直堰，取堰上液层高度作为最小液体负荷标准由 得 据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷下限线3（4）液相负荷上限线以作为液体在降液管中停留时间的下限由 得 据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷上限线4（5）液泛线

35、令 由 联系，得 忽略的关系式带入上式，并整理，得 其中， （） 将有关数据带入，得 故 列表计算如下：LS/(m3/s)0. 0040. 0100. 0200. 030VS/(m3/s)4. 4504. 1703. 6003. 001 由以上数据即可作出液泛线5 根据以上各方程，可作出筛板塔的负荷性能图，见图5-1图5-1 筛板塔的负荷性能图在负荷性能图上，作出操作点A，连接OA，既作出操作线，由图可看出，该筛板的操作上限为液泛控制，下限为漏液控制，由图查得 故操作弹性为 所设计的筛板塔的主要结果汇总见表5-2表5-2 筛板塔设计结果序号项 目数值序号项 目数值123456789101112精馏塔高度H/m塔径D/m板间距HT/m溢流型式降液管型式堰长lw/m堰高hw/m板上液层高度hl/m堰上液层高度how/m降液管底隙高度ho/m筛孔直径d0/m筛孔数目221. 800. 50单溢流弓形1. 440. 050. 070. 020. 0420. 0057135131415161718192021222324孔心距t/m安定区宽度WS/m边缘区宽度WC/m鼓泡区面积Aa/m2开孔率空塔气速u/(m/s)筛孔气速u0/(m/s)稳定系数K每层塔板压降Pp/pa汽相负荷上限VS，max/(m3/s)汽相负荷下限VS，max/(m3/s)操作弹性0. 0150. 10. 071.